吉林建筑大学城建学院风光互补发电示范项目和实践,该文是项目研究毕业论文格式范文与风光互补和示范项目和城建有关毕业论文格式范文.
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【摘 要】 本文对我校利用超低能耗建筑建设的风光互补发电示范项目进行了介绍,并就参与研究和实践的风光互补发电系统的设计与施工、风光互补发电监测和风光互补发电系统经济性等进行了较为详细的研究与探讨.
【关键词】 风光互补发电 可再生能源利用
一、示范项目简介
该项目为超低能耗建筑的风光互补发电研发中心,位于吉林省长春市宽城区吉林建筑大学城建学院新校区内,建筑总建筑面积约4000 m2,包括工程训练中心及超低能耗示范建筑,超低能耗示范建筑的能源供应系统由浅层地热能+ 太阳能- 多能互补型能源系统组成,超低能耗建筑的部分电能供应源自风光互补发电,为与建筑完美配合,设计成光伏与建筑一体化形式,见下图.项目的土建于2016 年秋季开工,能源供应系统于2017 年8 月建成投入使用.
1.1 风光互补发电的目的及优缺点
1）采用风光互补的目的是为了更高效率的利用可再生能源.
2）风光互补发电系统的优点：利用太阳能、风能的互补特性,可以获得比较稳定的总输出,提高系统供电的稳定性和可靠性；在保证同样供电的情况下,可基本上由风光系统供电,很少启动备用电源如柴油发电机等,并可获得较好的社会经济效益.所以综合开发利用风能、太阳能,发展风光互补联合发电有着广阔的前景.
3）风光互补系统的缺点：风电和光电系统都存在一个共同的缺陷,就是资源的不确定性导致发电与用电负荷的不平衡,风电和光电受天气的影响很大,如果采用离网形式会导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态,这也是引起蓄电池组使用寿命降低的主要原因.
1.2 项目主要示范及研究内容
1）严寒地区风光互补发电设计和技术标准；风光互补发电系统成套技术；采用高性能的光伏板和微风力发电机形成风光互补并网发电系统.
2）研究可再生能源作为建筑供能的集成技术,光伏系统的安装电网的接入方式和并网供电.
3）对风光互补系统的整体结构进行研究包括光伏组件设计,微风力发电系统设计,并网设计,监控系统,逆变器及控制器的选型.
4）跟踪测量当地气候条件下的太阳辐射量、风力情况.
5）严寒地区风光互补发电的经济性分析.
1.3 项目有关情况
本工程光伏组件安装在工训楼南侧的斜屋面上,屋面倾斜角达60 度,风力发电机组则安装在屋顶上.见下图.光伏组件采用中泰新能源公司的LN240(30)-3-250 型,装机容量为29.75kWp,17 个组件串联成一串,以满足和达到逆变器MPP 电压260-850 的要求,共分6 个单元,每个单元4.95kWp,太阳能电池组件所需屋顶面积大约205m2.
该项目采用建筑一体化光伏（BIPV）系统,建筑设计中,在建筑结构外表面铺设光伏组件提供电能,将太阳能发电系统与屋面、天窗、幕墙等建筑融为一体,实现了绿色环保美观的建筑风格.
微风力发电系统采用无锡市风驰风电科技有限公司的昌盛系列CXF-600Wdn150 型微风力发电机4 台,每台微风力发电机设计发电功率600W,合计功率2.4KW.属于微风力景观风机,既实用又美观,可低电流发电.磁悬浮风力发电机其将风能转换成动能,带动磁力发电机产生24V 直流电输出,经过控制系统恒压,进入储能系统,再经过逆变转换成220V 交流.
二、风光互补发电系统的的设计与施工
2.1 设计目标
（1）风光互补发电系统提供全年建筑用电量的30-40%.夏季和过渡季节提供用电量的近90%,在此时段,该建筑物可视为“近零能耗”或“产能建筑”.
（2）具有昼夜互补、季节性互补特点,系统稳定可靠、性价比高；
（3）电力设施维护工作量及相应的费用开销大幅度下降；
（4）低压供电,运行安全、维护简单.
2.2 地理位置与气象条件
长春市地处东北大平原,市年平均气温4.8° C,最高温度39.5° C,最低温度-39.8° C, 日照时间2,688 小时.
夏季,东南风盛行,也有渤海补充的湿气过境.秋季,可形成持续数日的晴朗而温暖的天气,温差较大,风速也较春季小.
风光发电是负温度系数,温度低发电量相对偏高；夏季偏多的雨水可以起到清洗电池板的作用.阳光充足适合光伏发电.四季多风适合风力发电.
2.3 并网供电系统设计
电网接入采用400V低压侧就近并网接入方式并入电网,光伏发电和风力发电系统直接接于配电室的主配电柜内,风光发电系统采用的是就地发电、就近并网和就近利用的方式,进一步提高光伏发电效率.
2.4 光伏发电系统设计需解决的技术问题
1）光伏发电系统屋顶安装节点与载荷承重的问题.
2）光伏方阵的连接方式以及用电高峰期的调节手段.
3）综合现场实际情况,采用与屋顶有一定角度的方式安装光伏板,因有角度,在接收太阳光照时,会有阴影落到光伏板上,影响组件输出的功率,应采取必要措施予以解决.
4）光伏发电系统屋顶安装节点与载荷承重.根据光伏发电系统屋顶结构形式,太阳能光伏发电系统采用铝合金支座上架铝合金导轨平铺安装.每平米载荷要求30kg/m2 左右.
2.5 光伏方阵串联设计
17 个组件串联成一串,6 串为一个单元,以满足和达到逆变器MPP 电压260-850 的要求.
三、风光互补发电能源系统设计与安装
风光互补是利用当地风能和太阳能资源的互补性, 具有较高性价比的一种新型能源发电应用系统.风能和太阳能具有天然的互补优势: 白天太阳光强, 夜间风多; 夏天日照好,风弱; 冬春季节风大, 日照弱.利用这一互补性,将风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、多功能逆变器等组成一个发电系统,将电力并离网送入常规电网中.实现了全天候的发电功能,比单用风机和太阳能更经济、科学、实用.是一种复合可再生能源发电系统.
光伏板主要性能参数如下：
风力发电机型号为CXF-600Wdn150,额定功率600W,叶片数量为3,启动风速1.3m/s, 切入风速3 m/s,额定风速23 m/s,切离风速25 m/s,风速极限50 m/s.
逆变器是将风光系统输出的直流电转变为交流电,它是影响系统可靠性的关键因素,要求逆变器具有合理的电路结构,具备各种保护功能,整机效率高,输出电压波形的失真度低,直流输入电压有交款的适应范围.
本项目选用宁波锦浪新能源科技股份有限公司的GCI30K 型逆变器,最大输入功率为34KW,最大输入电压能达到1000Vd.c..
四、风光互补发电监测系统
本系统的监控软件,可监测风向、风速、太阳能光照指数、太阳能电池组件表面温度、环境温度、检测太阳能电池组件和风力发电机组（双能源）的实时发电功率、实时发电曲线、累计存储发电数据等.为了更好地实施监测,还配备了PC-4 小型气象站,该系统采用新型一体化结构设计,可采集温度、湿度、风向、风速、太阳辐射、雨量、气压、光照度、土壤温度、土壤湿度、露点等多项信息并做公告和趋势分析,该气象站还配合软件可实现网络远程数据传输和网络实时气象状况监测.
五、风光互补发电系统的经济性
5.1 初始投资建设成本
风光互补发电系统的初始投资建设成本主要由光伏组件,风电机组,并网逆变器,电缆、支架、塔架等配件及安装费用等构成.其中光伏组件和风电机组是整个系统投资的主要组成部分,根据统计数据显示,两者可占初始投资建设成本的70％以上.
5.2 设备更新和维修费用
光伏组件和风电机组的设计使用寿命均为20 年左右,因此在使用中一般无须整体更换.但为了使系统始终保持良好运行状态,在整个系统寿命周期内须对故障设备或配件进行维修更新.更新和维护费用的多少主要受设备质量,安装环境,年总发电量等因素影响,年总发电量在设计范围内,维修更新费用支出将会越少.一般来说,风光互补发电系统的维修费用大约为工程建设成本的5％.
5.3 可再生能源补贴政策
由于现阶段可再生能源发电的投资成本比较高,为加快市场形成和技术水平提高,我国颁布的《可再生能源法》中设立了可再生能源发展专项资金,对列入可再生能源产业发展指导目标的项目提供税收优惠等扶持措施作了规定.在国家新颁布的企业所得税法中也做出规定,对于国家鼓励发展的产业和项目可以给予企业所得税优惠对于风光互补发电系统来说,目前没有统一补贴标准,参考风电和光伏发电的单独补贴政策,补贴额度基本上约为0.22 元/kWh.
5.4 本项目费用及低碳效益
该项目的照明和生活用电能主要由屋顶风光互补式自有电站提供,经测算照明和生活年用电量约为6.7 万KW.h.利用约200 ㎡的倾斜屋面布置了128 块多晶硅光伏板（安装功率32KW）,屋顶安装6 台微风力发电机组（功率3.6KW）,可提供年发电量约5.7 万KW.h,可满足85% 的照明和生活用电.风光互补发电系统为并网形式,缺电时可从电网获取电能,有余电时（光照好或风力足）可向电网输送.本项目照明和生活年用电量为6.7 万KW.h,约90% 可由太阳能或风能提供.按本地居民电价0.52 元/KW.h 计算,每年可节省电费34840 元.
六、结语
本示范建筑通过利用当地风能和太阳能资源的互补性,创建了具有较高性价比的一种新型能源发电应用系统.通过运行跟踪监测,收集大量运行数据,继续深入研究,为吉林省的风光互补发电系统提供可复制,可推广的标准化、工程化技术方案,从而有效推动新能源（可再生能源）应用集成技术创新体系的产业化发展.该示范项目2016 年被评为全国首批超低能耗建筑标志性项目,2017 年作为全国遴选的13 个优秀项目之一参加了全国超低能耗及近零能耗建筑公众日活动,2018 年1 月被遴选为科技部国家重点研发计划“近零能耗建筑技术体系及关键技术开发项目”全国13 个跟踪监测项目之一.2017 年10 月投入运行以来,全国各地慕名前来参观学习者络绎不绝,在行业内乃至全国引起较大反响.
此文结论：上文是一篇适合风光互补和示范项目和城建论文写作的大学硕士及关于项目研究本科毕业论文，相关项目研究开题报告范文和学术职称论文参考文献.
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